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XRF用于塑料生產(chǎn)和回收利用行業(yè)中的過程和質(zhì)量控制

2022-01-04
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XRF用于塑料生產(chǎn)和回收利用行業(yè)中的過程和質(zhì)量控制



塑料經(jīng)久耐用、用途廣泛、質(zhì)量輕、低成本的特點,確保了我們?nèi)缃裨谌粘I钪袑λ囊蕾?。從食品和藥品包裝到電子設備和我們駕駛的汽車,塑料無處不在。研究表明,自1950年以來,全球已生產(chǎn)了80多億噸塑料,目前每年的產(chǎn)量超過3.5億噸。我們都越來越意識到塑料對環(huán)境的影響,該行業(yè)正在努力提高可持續(xù)性,慢慢引入由可再生材料制成的生物塑料,并增加用作原料的可回收塑料的數(shù)量。


測試在塑料加工和質(zhì)量控制中的重要性

塑料的生命周期并非一路向前;一旦塑料產(chǎn)品達到使用壽命,它可以通過兩種主要方式進行修復和重新使用,或回收利用。在機械回收中,塑料在不改變其化學結構的情況下被轉(zhuǎn)化更新,并可用于制造新物品?;瘜W回收將用過的塑料分解成基本成分單元(單體),使其可以作為原材料的原料使用。

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測試在塑料表征中起著至關重要的作用,無論是對于原始原料還是再生塑料。它確保生產(chǎn)過程得到優(yōu)化,以更大限度地減少浪費,確保塑料具有適合預期用途的成分,并確保不存在不需要的或有害的元素,以符合特定指令。測試過程中可以使用許多不同類型的分析,從簡單的外觀檢驗到密集的色譜技術。X射線熒光(XRF)是一項出色的技術,因為它完全無損,可用于粉末、顆粒、固體甚至液體,并在幾分鐘內(nèi)提供全面的元素成分結果,幾乎無需樣品制備。


XRF用于塑料加工和質(zhì)量控制

讓我們更詳細地了解一下XRF可以在哪些方面支持塑料加工和全生命周期的質(zhì)量控制。


聚合過程中的催化劑監(jiān)測

生命周期的步是將原材料(天然氣或石油)加工成單體。下一步是將這些單體聚合成合適的塑料。在聚合過程中加入催化劑以加速反應,并確保所有的物質(zhì)都得到轉(zhuǎn)化。XRF用于測定基礎聚合物中的催化劑水平。這使過程工程師能夠監(jiān)測反應狀態(tài),判斷反應是否完成,并確保產(chǎn)品使用安全。


示例:精對苯二甲酸中的催化劑水平

精對苯二甲酸(PTA)用于生產(chǎn)高性能塑料,如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。它是通過在乙酸、催化劑(含鈷和錳的溶液)和反應促進劑(氫溴酸)存在下氧化二甲苯獲得。將所有這些混合在一起,監(jiān)測催化劑和反應促進劑的水平以確保反應完全。



上表顯示的是用我們的 X-Supreme8000 EDXRF分析儀測得的結果。在90秒的掃描中同時檢測到三種催化劑元素。檢測限是儀器在背景信號之上能夠檢測到的給定元素的量。這低于定量限,而定量限是能夠以良好的準確度和度測量的更低極限——真正重要的是這個值。我們可以看到,即使在如此短的分析時間內(nèi),這些元素的定量限也極低。這使操作員能夠在過程需要調(diào)整時快速做出反應。


驗證聚合物中的添加劑含量

生產(chǎn)過程的下一步是向原始聚合物中添加化學物質(zhì)。這些添加劑賦予塑料最終加工和應用所必需的特殊性能。XRF用于檢查添加劑是否達到預期水平。


示例:聚酯中的氧化鈦添加劑

二氧化鈦作為顏料被加入。它被廣泛用于塑料生產(chǎn),因為它在散射可見光和吸收紫外線方面表現(xiàn)優(yōu)異,使PET等塑料具有白度、亮度和不透明度。添加適量的二氧化鈦以滿足給定的規(guī)格是很重要的。



上表中的數(shù)據(jù)顯示的是用我們的 LAB-X5000 臺式XRF分析儀獲得的二氧化鈦結果。您可以看到,在短短40秒內(nèi),儀器就能給出高度準確的顏料含量讀數(shù),確保產(chǎn)品質(zhì)量連續(xù)批次的穩(wěn)定。


檢查有害物質(zhì)是否符合法律規(guī)定

XRF分析也可用于原材料和成品的篩選,以符合危害物質(zhì)(RoHS)限制指令。XRF不用于認證產(chǎn)品是否符合RoHS標準,但它是一種有用且公認的技術,可作為入庫和聚合物原料的篩選方法。當以這種方式使用時,它可以減少實驗室的分析量,降低成本并節(jié)省時間。


上表顯示了受國際標準IEC62321監(jiān)測的五種元素的XRF結果。使用XRF,您可以在短短30分鐘內(nèi)量化所有五種元素的水平是否低于可接受的限度。任何接近或超過限值的產(chǎn)品都可以通過電感耦合等離子體(ICP)或原子吸收(AA)光譜法提交實驗室分析。我們有一系列專為RoHS分析設計的XRF分析儀。


這些只是XRF在塑料生產(chǎn)和回收的過程和質(zhì)量控制中使用的三種方法,但還有其他用途,例如按類型分類待回收的塑料。日立XRF儀器專為在惡劣環(huán)境下工作而設計,使用安全、耐用、穩(wěn)定,多年來為業(yè)界提供可靠的結果,購買日立儀器是一項出色的投資。


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